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涂鍍層測厚原理
發(fā)布時(shí)間： 2020-04-27 作者： 來源： 點(diǎn)擊次數(shù)： 次涂鍍層厚度的測量方法主要有：磁吸力原理，電磁測量法，渦流測量法，X射線熒光法，β射線反向散射法，楔切法， 光截法，電解法，厚度差測量法，稱重法等。這些方法中前5種方法為無損測量，后五種為有損檢測。
隨著技術(shù)的日益進(jìn)步，特別是近年來引入微機(jī)技術(shù)后，采用磁性法和渦流法的測厚儀向微型、智能、多功能、高精度、實(shí)用化的方向進(jìn)了一步。測量的分辨率已達(dá)0.1微米，精度可達(dá)到1%，有了大幅度的提高。它適用范圍廣，量程寬、操作簡便且價(jià)廉是工業(yè)和科研使用廣泛的測厚儀器。
測量原理與儀器
一．磁吸力測量原理及測厚儀
磁鐵（測頭）與導(dǎo)磁鋼材之間的吸力大小與處于這兩者之間的距離成一定比例關(guān)系，這個(gè)距離就是覆層的厚度。利用這一原理制成測厚儀，只要覆層與基材的導(dǎo)磁率之差足夠大，就可進(jìn)行測量。鑒于大多數(shù)工業(yè)品采用結(jié)構(gòu)鋼和熱軋冷軋鋼板沖壓成型，所以磁性測厚儀應(yīng)用廣。測厚儀基本結(jié)構(gòu)由磁鋼，接力簧，標(biāo)尺及自停機(jī)構(gòu)組成。磁鋼與被測物吸合后，將測量簧在其后逐漸拉長，拉力逐漸增大。當(dāng)拉力剛好大于吸力，磁鋼脫離的一瞬間記錄下拉力的大小即可獲得覆層厚度。的產(chǎn)品可以自動(dòng)完成這一記錄過程。不同的型號有不同的量程與適用場合。
這種儀器的特點(diǎn)是操作簡便、堅(jiān)固耐用、不用電源，測量前無須校準(zhǔn)，價(jià)格也較低，很適合車間做現(xiàn)場質(zhì)量控制。
二．磁感應(yīng)測量原理
采用磁感應(yīng)原理時(shí)，利用從測頭經(jīng)過非鐵磁覆層而流入鐵磁基體的磁通的大小，來測定覆層厚度。也可以測定與之對應(yīng)的磁阻的大小，來表示其覆層厚度。覆層越厚，則磁阻越大，磁通越小。利用磁感應(yīng)原理的測厚儀，原則上可以有導(dǎo)磁基體上的非導(dǎo)磁覆層厚度。一般要求基材導(dǎo)磁率在500以上。如果覆層材料也有磁性，則要求與基材的導(dǎo)磁率之差足夠 大（如鋼上鍍鎳）。當(dāng)軟芯上繞著線圈的測頭放在被測樣本上時(shí)，儀器自動(dòng)輸出測試電流或測試信號。早期的產(chǎn)品采用指針式表頭，測量感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，儀器將該信號放大后來指示覆層厚度。近年來的電路設(shè)計(jì)引入穩(wěn)頻、鎖相、溫度補(bǔ)償?shù)鹊匦录夹g(shù)，利用磁阻來調(diào)制測量信號。還采用設(shè)計(jì)的集成電路，引入微機(jī)，使測量精度和重現(xiàn)性有了大幅度的提高（幾乎達(dá)一個(gè)數(shù)量級）。
現(xiàn)代的磁感應(yīng)測厚儀，分辨率達(dá)0.1μm，允許誤差達(dá)1%，量程達(dá)10mm。
磁性原理測厚儀可應(yīng)用來測量鋼鐵表面的油漆層，瓷、搪瓷防護(hù)層，塑料、橡膠覆層，包括鎳鉻在內(nèi)的各種有色金屬電鍍層，以及化工石油行業(yè)的各種防腐涂層。
三．電渦流測量原理
高頻交流信號在測頭線圈中產(chǎn)生電磁場，測頭靠近導(dǎo)體時(shí)，就在其中形成渦流。測頭離導(dǎo)電基體愈近，則渦流愈大， 反射阻抗也愈大。這個(gè)反饋?zhàn)饔昧勘碚髁藴y頭與導(dǎo)電基體之間距離的大小，也就是導(dǎo)電基體上非導(dǎo)電覆層厚度的大小。由于這類測頭專門測量非鐵磁金屬基材上的覆層厚度，所以通常稱之為非磁性測頭。非磁性測頭采用高頻材料做線圈鐵芯， 例如鉑鎳合金或其它新材料。與磁感應(yīng)原理比較，主要區(qū)別是測頭不同，信號的頻率不同，信號的大小、標(biāo)度關(guān)系不同。與磁感應(yīng)測厚儀一樣，渦流測厚儀也達(dá)到了分辨率0.1μm，允許誤差1%，量程10mm的高水平。
采用電渦流原理的測厚儀，原則上對所有導(dǎo)電體上的非導(dǎo)電體覆層均可測量，如航天航空器表面、車輛、家電、鋁合金門窗及其它鋁制品表面的漆，塑料涂層及陽極氧化膜。覆層材料有一定的導(dǎo)電性，通過校準(zhǔn)同樣也可測量，但要求兩者的導(dǎo)電率之比至少相差3-5倍（如銅上鍍鉻）。雖然鋼鐵基體亦為導(dǎo)電體，但這類任務(wù)還是采用磁性原理測量較為合適。
四．超聲波測量原理
將探頭置于涂層表面，探頭將發(fā)出的超聲波脈沖穿過涂層到達(dá)基體，這些超聲波脈沖從各層界面依次反射，又被探頭的超聲傳感器所接受，微處理度和涂層總厚度。一次測量耗時(shí)少于2秒，數(shù)據(jù)被分組存儲(chǔ)，接上MINIPRINT打印機(jī)，還可以 打印輸出所有有序存儲(chǔ)的讀數(shù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。需要特別指出，迄今為止這種新穎的涂層測厚儀是一種無損的、能方便、快捷、測量非金屬材料上各涂層厚度的儀器。而此前，這類涂層只能有損測量。
五．電解法測量原理
利用庫侖電量分析原理，過程類似于電鍍，但是電化學(xué)反應(yīng)的方向相反，是電解除鍍。庫侖法測厚儀是對被測部分的金屬鍍層進(jìn)行局部陽極溶解，通過陽極溶解鍍層達(dá)到基體時(shí)的電位變化及所需時(shí)間來進(jìn)行鍍層厚度的測量。可以用于測量幾乎所有基體上的電鍍層厚度。測量時(shí)只需去除幾乎看不到的一小塊面積的鍍層金屬，而基體不受影響。庫侖法確保測量結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，庫侖法測厚儀使用簡便。測量操作由儀器的指令自主完成，操作者不需要知識。庫侖法又是能夠測量復(fù)合鍍層、多層鍍層的方法。例如測量在鐵上依次鍍上的銅、鑷、鉻等。
六．放射法測量原理
X射線和β射線法是無接觸無損測量，但裝置復(fù)雜昂貴，測量范圍較小。因有放射源，使用者必須遵守射線防護(hù)規(guī)范。X射線法可測極薄鍍層、雙鍍層、合金鍍層。β射線法適合鍍層和底材原子序號大于3的鍍層測量。電容法僅在薄導(dǎo)電體的絕緣覆層測厚時(shí)采用。